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1、2.1晶体三极管晶体三极管晶晶体体三三极极管管：是是一一种种利利用用输输入入电电流流控控制制输输出出电电流流的的电电流流控制型器件。控制型器件。特点：特点：管内有两种载流子参与导电。管内有两种载流子参与导电。2.1.1三极管的结构、分类和符号三极管的结构、分类和符号一、晶体三极管的基本结构一、晶体三极管的基本结构1三极管的外形三极管的外形特点：特点：有三个电有三个电极，故称极，故称三极管三极管。2三极管的结构三极管的结构三极管的结构图三极管的结构图特点：特点：有三个区有三个区 发射区、基区、集电区；发射区、基区、集电区；两个两个 PN 结结 发射结发射结(BE 结结)、集电结、集电结(BC 结
2、结)；三个电极三个电极 发射极发射极 e(E)、基极基极 b(B)和集电极和集电极 c(C)；两种类型两种类型 PNP 型管和型管和 NPN 型管。型管。工工艺艺要要求求：发发射射区区掺掺杂杂浓浓度度较较大大；基基区区很很薄薄且且掺掺杂杂最最少少；集集电电区区比发射区体积大且掺杂少。比发射区体积大且掺杂少。二、晶体三极管的符号二、晶体三极管的符号三极管符号三极管符号箭头：箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。表示发射结加正向电压时的电流方向。文字符号：文字符号：V 三、晶体三极管的分类三、晶体三极管的分类1三极管有多种分类方法。三极管有多种分类方法。按内部结构分：按内部结构分：有有 NPN
3、型和型和 PNP 型管；型管；按工作频率分：按工作频率分：有低频管和高频管；有低频管和高频管；按功率分：按功率分：有小功率管和大功率管；有小功率管和大功率管；按用途分：按用途分：有普通管和开关管；有普通管和开关管；按半导体材料分：按半导体材料分：有锗管和硅管等等。有锗管和硅管等等。2国国产产三三极极管管命命名名法法：见见电电子子技技术术基基础础与与技技能能 P279 附录。附录。例如：例如：3DG 表示高频小功率表示高频小功率 NPN 型硅三极管；型硅三极管；3CG 表示高频小功率表示高频小功率 PNP 型硅三极管；型硅三极管；3AK 表示表示 PNP 型开关锗三极管等。型开关锗三极管等。2.
4、1.2三极管的工作电压和基本连接方式三极管的工作电压和基本连接方式一、晶体三极管的工作电压一、晶体三极管的工作电压 1、三极管的基本作用、三极管的基本作用是放大电信号。是放大电信号。2、三三极极管管工工作作在在放放大大状状态态的的外外部部条条件件是是：发发射射结结加加正正向向电压，集电结加反向电压。电压，集电结加反向电压。三极管电源的接法三极管电源的接法三极管电源的接法三极管电源的接法V为三极管为三极管GC为集电为集电极电源极电源GB为基极电为基极电源，又称偏源，又称偏置电源置电源Rb为基极为基极电阻电阻Rc为集电为集电极电阻。极电阻。二、晶体三极管在电路中的基本连接方式二、晶体三极管在电路中
5、的基本连接方式有有三三种种基基本本连连接接方方式式（组组态态）：共共发发射射极极、共共基基极极和和共共集电极接法。最常用的是共发射极接法。集电极接法。最常用的是共发射极接法。三极管在电路中的三种基本连接方式三极管在电路中的三种基本连接方式2.1.3三极管内电流的分配和放大作用三极管内电流的分配和放大作用一、电流分配关系一、电流分配关系测量电路如图测量电路如图调调节节电电位位器器，测测得得发发射射极极电电流流、基基极极电电流流和和集集电电极极电电流的对应数据如表所示。流的对应数据如表所示。因因 IB 很小，则很小，则IC IE IE=IC+IB由表可见，三极管中电流分配关系如下：由表可见，三极管
6、中电流分配关系如下：IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.96 2.1.3三极管内电流的分配和放大作用三极管内电流的分配和放大作用一、电流分配关系一、电流分配关系测量电路如图测量电路如图说明：说明：1IE=0 时，时，IC=-IB=ICBO。ICBO 称为集电极称为集电极基极反向饱和电流，见图基极反向饱和电流，见图 2.1.7(a)。一般一般 ICBO 很小，与温度有关很小，与温度有关(随温度随温度升高升高而而增大增大)。2 IB=0 时，时，I
7、C=IE=ICEO。ICEO 称称为为集集电电极极发发射射极极反反向向电电流流，又又叫叫 穿穿透透电电流流，见图，见图(b)。ICEO 越越小小，三三极极管管温温度度稳稳定定性性越越好好。硅硅管管的的温温度度稳稳定性比锗管好。定性比锗管好。ICBO 与与 ICEO示意图示意图二、晶体三极管的电流放大作用二、晶体三极管的电流放大作用当当基基极极电电流流 IB 由由 0.01 mA 变变到到 0.02 mA 时时，集集电电极极电电流流 IC 由由 0.56 mA 变到变到 1.14 mA。上面两个变化量之比为上面两个变化量之比为这这说说明明，当当 IB 有有一一微微小小变变化化时时，就就能能引引起
8、起 IC 较较大大的的变变化化，这这种种现现象象称称为为三三极极管管的的电电流流放放大大作作用用。比比值值用用符符号号 来来表表示示，称为共发射极交流电流放大系数，简称称为共发射极交流电流放大系数，简称“交流交流 ”，即，即IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.96 结论：结论：1三三极极管管的的电电流流放放大大作作用用基基极极电电流流 IB 微微小小的的变变化化，引引起集电极电流起集电极电流 IC 较大变化。较大变化。2交交流流电电流流放放大大
9、系系数数 表表示示三三极极管管放放大大交交流流电电流流的的能能力力 4通常通常 ，所以可表示为，所以可表示为考虑考虑 ICEO，则则 3直直流流电电流流放放大大系系数数 表表示示三三极极管管放放大大直直流流电电流流的的能能力力2.1.4三极管的输入和输出特性三极管的输入和输出特性一、共发射极输入特性曲线一、共发射极输入特性曲线集集射射极极之之间间的的电电压压 VCE 一一定定时时，发发射射结结电电压压 VBE 与与基基极极电流电流 IB 之间的关系曲线。之间的关系曲线。共发射极输入特性曲线共发射极输入特性曲线由图可见：由图可见：1当当V CE 2 V 时时，特特性性曲线基本重合。曲线基本重合。
10、2当当 VBE 很很小小时时，IB 等等于于零，三极管处于截止状态。零，三极管处于截止状态。共发射极输入特性曲线共发射极输入特性曲线4三三极极管管导导通通后后，VBE 基基本本不不变变。硅硅管管约约为为 0.7 V，锗锗管管 约约为为 0.3 V，称称为为三三极极管管的的导导通通电电压。压。5VBE 与与 IB 成非线性关系。成非线性关系。3当当 VBE 大大于于门门槛槛电电压压(硅硅管管约约 0.5 V，锗锗管管约约 0.2 V)时时，IB 逐渐增大，三极管开始导通。逐渐增大，三极管开始导通。二、晶体三极管的输出特性曲线二、晶体三极管的输出特性曲线基基极极电电流流IB一一定定时时，集集、射射
11、极极之之间间的的电电压压VCE与与集集电电极极电电流流IC的关系曲线。的关系曲线。输出特性曲线输出特性曲线可分为三个工作区可分为三个工作区:1截止区截止区条件：条件：发射结反偏或两端电压为零。发射结反偏或两端电压为零。特点：特点：IB=0，IC=ICEO。2饱和区饱和区条件：条件：发射结和集电结均为正偏。发射结和集电结均为正偏。特点：特点：VCE=VCES。VCES 称为饱和管压降，小功率硅管约称为饱和管压降，小功率硅管约 0.3 V，锗管约为锗管约为 0.1 V。3放大区放大区条件：条件：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。特点：特点：IC 受受 IB 控制控制，即，即 IC=I
12、B。在在放放大大状状态态，当当 IB 一一定定时时，IC 不不随随 VCE 变变化化，即即放放大大状状态的三极管具有恒流特性。态的三极管具有恒流特性。2.1.5三极管主要参数三极管主要参数三极管的参数三极管的参数是表征管子的性能和适用范围的参考数据。是表征管子的性能和适用范围的参考数据。一、共发射极电流放大系数一、共发射极电流放大系数1直流放大系数直流放大系数2交流放大系数交流放大系数 电电流流放放大大系系数数一一般般在在 10 100 之之间间。太太小小，放放大大能能力力弱弱，太大易使管子性能不稳定。一般取太大易使管子性能不稳定。一般取 30 80 为宜。为宜。二、极间反向饱和电流二、极间反
13、向饱和电流1集电极集电极 基极反向饱和电流基极反向饱和电流 ICBO。2集电极集电极 发射极反向饱和电流发射极反向饱和电流 ICEO。ICEO=(1+)ICBO 反反向向饱饱和和电电流流随随温温度度增增加加而而增增加加，是是管管子子工工作作状状态态不不稳稳定定的的主主要要因因素素。因因此此，常常把把它它作作为为判判断断管管子子性性能能的的重重要要依依据据。硅硅管管反反向向饱饱和和电电流流远远小小于于锗锗管管，在在温温度度变变化化范范围围大大的的工工作作环环境应选用硅管。境应选用硅管。三、极限参数三、极限参数1集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM 三三极极管管工工作作时时，当当集集电电极
14、极电电流流超超过过 ICM 时时，管管子子性性能能将将显显著下降，并有可能烧坏管子。著下降，并有可能烧坏管子。2集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM 当当管管子子集集电电结结两两端端电电压压与与通通过过电电流流的的乘乘积积超超过过此此值值时时，管子性能变坏或烧毁。管子性能变坏或烧毁。3集电极集电极 发射极间反向击穿电压发射极间反向击穿电压 U(BR)CEO 管管子子基基极极开开路路时时，集集电电极极和和发发射射极极之之间间的的最最大大允允许许电电压压。当当电电压压越越过过此此值值时时，管管子子将将发发生生电电击击穿穿，若若电电击击穿穿导导致致热热击击穿穿会损坏管子。会损坏管子。
15、2.1.6三极管的简单测试三极管的简单测试判别硅管和锗管的测试电路判别硅管和锗管的测试电路 一、硅管或锗管的判别一、硅管或锗管的判别当当V=0.10.3V时为时为锗管。锗管。当当V=0.60.7V时，为硅管时，为硅管二、估计比较二、估计比较 的大小的大小 NPN 管估测电路如图所示。管估测电路如图所示。估测估测 的电路的电路万万用用表表设设置置在在 R 1 k 挡挡，测测量量并并比比较较开开关关 S 断断开开和和接接通通时时的的电电阻阻值值。前前后后两两个个读读数数相相差差越越大大，说说明明管管子子的的 越越高高，即即电电流放大能力越大。流放大能力越大。估测估测 PNP 管时，将万用表两只表笔
16、对换位置。管时，将万用表两只表笔对换位置。三、估测三、估测 ICEONPN 管管估估测测电电路路如如图图所所示示。所所测测阻阻值值越越大大，说说明明管管子子的的 ICEO 越越小小。若若阻阻值值无无穷穷大大，三三极极管管开开路路；若若阻阻值值为为零零，三三极极管短路。管短路。测测 PNP 型管时，红、黑表笔对调，方法同前。型管时，红、黑表笔对调，方法同前。I CEO 的的估测估测四、四、NPN 管型和管型和 PNP 管型的判断管型的判断基极基极 b 的判断的判断将将万万用用表表设设置置在在 R 1 k 或或 R 100 挡挡，用用黑黑表表笔笔和和任任一一管管脚脚相相接接(假假设设它它是是基基极
17、极 b)，红红表表笔笔分分别别和和另另外外两两个个管管脚脚相相接接，如如果果测测得得两两个个阻阻值值都都很很小小，则则黑黑表表笔笔所所连连接接的的就就是是基基极极，而而且且是是 NPN 型型的的管管子子。如如图图(a)所所示示。如如果果按按上上述述方方法法测测得得的的结结果果均均为为高高阻阻值值，则则黑黑表表笔笔所所连连接接的的是是 PNP 管管的的基基极极。如如图图(b)所所示。示。五、五、e、b、c 三个管脚的判断三个管脚的判断估测估测 的电路的电路如如图图所所示示，首首先先确确定定三三极极管管的的基基极极和和管管型型，然然后后采采用用估估测测 值的方法判断值的方法判断 c、e 极。极。方方法法是是先先假假定定一一个个待待定定电电极极为为集集电电极极(另另一一个个假假定定为为发发射射极极)接接入入电电路路，记记下下电电阻阻表表的的摆摆动动幅幅度度，然然后后再再把把两两个个待待定定电电极对调一下接入电路，并记下电阻表的摆动幅度。极对调一下接入电路，并记下电阻表的摆动幅度。摆摆动动幅幅度度大大的的一一次次，黑黑表表笔笔所所连连接接的的管管脚脚是是集集电电极极 c，红红表表笔笔所所连连接接的的管管脚脚为为发发射极射极 e。测测 PNP 管管时时，只只要要把把图图 示示电电路路中中红红、黑黑表表笔笔对对调调位位置，仍照上述方法测试。置，仍照上述方法测试。